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解析元素推断题


解析元素推断题

选择题、 填空题、 计算题等题型中常常都会有: 运用到元素周期律、 周期表等知识来解答综合性的元素推断题, 常见的解法有以下几种。 1.核外电子的排布规律法

短周期元素的核外电子排布规律是我们理解元素性质和推导元素的依据之一, 原子结构示意图是体现此规律的 方法,要牢固掌握。

核外电子的排布规律:

①K 层排满,才排 L 层,再排 M 层(由于能级交错,不能说 M 层排满才排 N 层)。② 每层电子数≦2n2(n 表示层数, K 层为 1,以此类推)。

例1

L 层上电子数是 M 层上电子数 4 倍的 A 元素和 K 层电子数是电子数 L 层电子数 1/3 的 B 元素,形成

化合物的摩尔质量为多少?

简析:A 元素原子核外电子已经排到 M 层,则 L 层已经排满(8 个),所以其 M 层的电子数为 2,即 A 的原 子序数为 2+8+2=12,是 Mg 元素;B 元素 L 层电子数为 6,其原子序数为 2+6=8,是 O 元素。Mg 和 O 形成的化合 物为 MgO,其摩尔质量为 40g/mol。

2.元素周期表的结构法

元素周期表是学习化学的工具,也是考试的热点,解决这类推断题要注意两点,首先牢记元素周期表的基本 结构(即“三七二一”,3 短 3 长 1 不全 1 零族,7 个周期 7 主族 7 副族,镧系锕系 2 个系;熟记每周期的元素 数目等),做到“心中有表”;其次特别要熟悉主族元素在元素周期表中的位置,尤其是前 20 号元素的具体位 置。

X

Y

Z

例 2 X、Y、Z 三种短周期元素在周期表中的位置关系如图所示,则下列说法正确的是( )

A.Z 元素所在的周期共有 18 种元素

B.Y 的气态氢化物受热很容易发生分解

C.Z 在空气中燃烧可生成最高价氧化物

D.Z 的最高价氧化物对应的水化物是一种强酸

简析:短周期包括三个周期,第一周期仅有 H、He 两元素,H 位于左上角,He 位于右上角,则 X 是零族元素 He, 由此可确定 Y 是第二周期ⅦAD 的 F,Z 是第三周期ⅥA 的 S。 第三周期只有 8 种元素; 很稳定, HF 受热不分解; S 在空气中燃烧只能生成 SO2,其最高价氧化物(SO3)对应的水化物是强酸(H2SO4)。答案:D

3.定位图示法

在知晓元素周期表结构的基础上,由题给条件确定未知元素在周期表中的大致位置且画出图示,给以定位, 再结合题意通过简单的计算或推理得出答案。

例 3 A、B、C、D 都是短周期元素,原子半径 D>C>A>B。其中,A、B 处于同一周期,A、C 处于同一主族。 C 原子核内的质子数等于 A、 原子核内质子数之和。 原子最外层电子数是 D 原子最外层电子数的 4 倍。 B C 试回答: ①这四种元素分别是: A ③C 的固态氧化物是 , B , C , D 。 ②这四种元素单质的熔点由高到低的顺序是 。

晶体,含 n mol C 的氧化物的晶体中含 C-O 共价键为 。

mol。④写出 A、B、D

组成的化合物与 B、C 组成的化合物反应的化学方程式

简析:由题意可确定各元素在周期表中的位置关系(如图):

AB

DC

第 2 周期

第 3 周期

设 A 的质子数为x,则 C 的质子数为 x+8。由 C 原子核内的质子数等于 A、B 原子核内的质子数之和,可推 得 B 为 O 元素。由图示知,C 不可能是稀有气体元素,则由 C 原子最外层电子数是 D 原子最外层电子数的 4 倍可 知,D 的最外层电子数只能为 1,故 D 为 Na 元素,C 为 Si 元素,则 A 为 C 元素。其余各小题的答案为:②单质 的熔点:C>Si>Na>O③原子;4n ④Na2CO3+SiO2 高温= Na2SiO3+CO2↑

4.分析讨论法

先对题给的条件作逐步分析,以缩小未知元素所属的范围,再通过讨论推得合理的结论。

例 4 X、Y、Z 是短周期元素,其原子序数为 X>Y>Z,最外层电子数 X>Y>Z,未成对电子数(不为 0)为 Y >X>Z。Y 与 Z 的电子数之和等于 X 原子的核外电子数。由此推断:①X、Y、Z 的元素符号;②由 X、Y、Z 三元 素形成的既有离子键又有共价键的无机盐化学式为 ,其中阳离子的电子式为 。

简析:某主族元素的族序数与其未成对电子数之间有如下关系:

族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0

未成对电子数 10123210

由未成对电子数 Y>X>Z 可确定 Y 是第ⅤA 族元素,即 Y 可能是 N 或 P 元素。又因为最外层电子数 X>Y>Z 即主族序数 X>Y>Z,故 X 只能是第ⅥA 元素,即 X 可能是 O 或 S 元素。由 Y 与 Z 的电子数(即原子序数)之和 等于 X 原子的核外电子数并结合原子序数 X>Y>Z 进行讨论:

若 Y 是 7N,当 X 为 8O 时,Z 为 1H;当 X 为 16S 时,Z 为 9F(不符合题意,舍去)

若 Y 是 15P,当 X 为 8O 时,不存在此情况;当 X 为 16S 时,Z 为 1H。

答案:①X、Y、Z 的元素符号依次为 O、N、H 或 S、P、H;②无机盐的化学式为 NH4NO3(因 S、P、H 不能形 成离子化合物),阳离子电子式略。

5.抓点突破法

从题给的众多条件中, 找出具有明显特征的关键点作为解题的突破口而推得关键元素, 再结合题意推出其它 元素。

例 5 X、Y、Z 三种元素,已知 X、Y 同主族,X、Z 同周期,三种元素的原子序数之和为 35,Y 的阴离子与 Z 的阳离子有相同的电子层结构。又知 X、Y、Z 可组成 A、B、C 三种化合物,且 A、B 都由该三种元素组成。1mol A 和 2mol C 与足量稀硫酸共同作用, 生成物中含有化合物 B。 试推断: 是 X 素。写出上述有关反应的化学方程式 。 元素, 是 Y 元素, 是 Z 元

简析:解题的突破口是:“A+2C+H2SO4→B”。因为 XYZ 可组成 ABC 三种化合物,且 AB 均由该三元素组成, 而稀 H2SO4 又是非氧化性的酸,故反应生成的 B 是硫酸盐,则三元素中的两种是 O 和 S,另一种可由三元素的原 子序数和为 35 推得是 Na。 X 是 S, 是 0, 是 Na, 故 Y Z 与题意相符, 有关反应式是: Na2SO3+2Na2S+3H2SO4=3Na2SO4+3S ↓+3H2O 6.假设推理法 将题中不易确定的关键元素作合理假设,根据题意对假设作分析推理,再通过判断去伪存真而得出结论。 例 6 W、X、Y、Z 为短周期内除稀有气体元素外的四种元素,它们的原子序数依次增大,其中只有 Y 为金属 元素,Y 的最外层电子数和 W 相等,Y、Z 两元素原子的质子数之和为 W、X 两元素质子数的 3 倍。则 W 为 , X为 ,Y 为 ,Z 为 (填元素符号)。 简析:W、Y 为同主族元素且只有 Y 为金属元素,则 W、Y 只可能为 H 和 Na 或 B 和 Al。 ①假设 W 为 H,Y 为 Na。设 X 的原子序数为 a,则 5≤a≤9;又设 Z 的序数为 b,则有 14≤b≤17(a、b 均为 正正数),由题意得:11+b=3(1+a)即 b=3a-8。则有 14≤3a-8≤17,解得 7.1≤a≤8.3,只能取 a=8,故 X 为 O 元素,Z 为 S 元素。 ②假设 W 为 B,Y 为 Al。设 X 的原子序数为 a,则 6≤a≤9;又设 Z 的序数为 b,则有 14≤b≤17(a、b 均为 正正数),由题意得:13+b=3(5+a)即 b=3a+2。则有 14≤3a+2≤17,解得 4≤a≤5,这与 6≤a≤9 不符。 综合①、②分析可知,W 为 H,X 为 O,Y 为 Na,Z 为 S。 7.计算推断法 由题给的数据及条件,通过列式计算而推得未知元素。 例 7 有相对原子质量均大于 10 的 A、B 两元素,能形成化合物 X 和 Y,已知等物质的量的 X 和 Y 的混合物 的密度是相同条件下氢气密度的 18.5 倍, 其中 X 和 Y 和质量比为 3:4.4, 经测定 X 的组成为 AB, 的组成为 AnB, Y 试通过计算确定 A、B 两元素的名称。 简析:设 X、Y 两化合物的相对分子质量为 M(X)和 M(Y),则有关系式:

[M(X)+M(Y)]/2=18.5×2=37 M(X)/M(Y)=3/4.4 解得 M(X)=30 M(Y)=44 由计算的结果并结合题意推得 A 为氮元素,B 为氧元素。 8.原子序数的规律法 针对“T”型、“⊥”型(即三角相邻的四元素)元素原子序数之间存在以下规律: 直接相邻的“T”型元素原子序数的关系如图 1 所示,直接相邻的“⊥”型元素原子序数的关系如图 2 所示。 Z-1ZZ+1 Z+8(18 、32) 图1 Z-8(18、32) Z-1ZZ+1 图2 对于短周期元素而言,“T”型、“⊥”型元素原子序数分别对应图 1、图 2 的 Z+8 与 Z-8。 针对 1~20 号内的 aX、bY、cZ 三角相邻的三元素,若 X 与 Y 同周期,Y 与 Z 同主族,且已知 a+b+c=m,则有 经验规律:(m±8)/3=b┄余 1 或少 1。若余 1 时,则 a=b+1,c=b±8;若少 1 时;则 a=b-1;c=b±8;若整除 时,则无解。 例 8 已知有短周期元素 A、B、C,A、B 左右相邻,B、C 上下相邻,三种元素的原子序数之知为 42,试推 断 A、B、C 各是何种元素? 简析:①(42+8)/3=17┄少 1,则 B 的原子序数为 17(Cl 元素),A 的原子序数为 16(即 17-1) 元素), (S C 的原子序数为 9(即 17-8)(F 元素)。 ②(42-8)/3=11┄余 1,则 B 的原子序数为 11(Na 元素),A 的原子序数为 12(即 11+1)(Mg 元素),C 的原子序数为 19(即 11+8)(K 元素)。故 A、B、C 分别为 S、Cl、F 或 Mg、Na、Cl。 9.元素的构、位、性关系法

与元素的位置、结构和性质相关的综合推断题是一类重要的题型,其完整形式是推断元素、判断性质、写化 学用语,将位、构、性知识大串联。 例 9 现有 A、B、C、D 四种短周期元素,已知 A、B 同主族,B、C、D 同周期,A、B 原子序数之和等于 C、 D 的原子序数之和,C 的单质能分别跟 B、D 的最高价氧化物的水化物反应,B、C、D 单质都能在 A 单质中燃烧。 请回答: ⑴上述四种元素的原子半径由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。

⑵写出 D 单质与 A 单质在点燃条件下反应的化学方程式: ⑶写出 C 单质与 D 的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式: ⑷D 与 B 两元素形成的化合物的电子式: ⑸C、D 两元素相比较,金属性较强的是 (填名称),设计一个简单的实验证明你的结论,写出实验的写 出操作步骤和现象: 简析:B、C、D 的单质都能在 A 单质中燃烧,则 A 为 O;A、B 同主族,且都为短周期元素,则 B 为 S,由 C 的性质可确定 C 是 Al;由原子序数关系可推出 D 是 Na.答案:⑴~⑷略;⑸钠;取少量钠和铝分别置于冷水中, 钠能与冷水剧烈反应,而铝不与冷水反应(或在氢氧化铝沉淀中加入氢氧化钠溶液,沉淀溶解) 10.类比思维法 根据结构与性质之间的互推关系,将知识灵活运用,展开拓宽,学习效率必然提高。 例 10 ⑴等电子体原理: 性质相似。已知: 具有相同电子数和相同原子数的两个或两个以上的分子或离子,它们的结构和

2Mg+CO2=2MgO+C,试写出 Mg 在 N2O 燃烧的化学反应方程式: ⑵已知氧和硫、氧化物和硫化物在化学性质上具有相似性,试写出 P2S5 与 Na2S 反应: ⑶对角线规则:在元素周期表中,位于左上角或右下方的不同主族的两元素性质相似。试分析 Be(OH)2 与 Mg(OH)2 可用 鉴别,其离子方程式: 简析:CO2、N2O 互为 3 原子、22 电子的等电子体,性质相似,Mg 也可在 N2O 中燃烧。模拟 P2O5 与 Na2O 反 应得到 Na3PO4,可知 P2S5 与 Na2S 反应得到 Na3PS4。周期表中,铍与铝,锂与镁处于对角线位置,则性质相似。 Be(OH)2 与 Mg(OH)2 的鉴别类别 Al(OH)3 与 Mg(OH)2 的鉴别方法,往往采用 NaOH 溶液来鉴别。答案:⑴ Mg+N2O=MgO+N2(或 4Mg+N2O=MgO+Mg3N2) ⑵P2S5+3Na2S=2Na3PS4 ⑶NaOH 溶液, Be(OH)2+ 2 OH-= BeO22-+ 2H2O 由以上分析可知,解元素推断的相关题型时,必须熟练掌握元素周期律的内容、元素周期表的结构以及常见 元素单质和化合物的性质,同时还要有较强的分析和推理能力。加强此类习题的训练,必将有助于巩固和深化化

学基础知识和物质结构、元素周期律的理论,而且有助于培养同学们的逻辑思维能力。该文原载于中国社会科学 院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志 http://www.ems86.com 总第 430 期 2011 年第 39 期目录 10 月 28 日出版)-----转载须注名来源


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